具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容容易地了解本申请发明的其他优点及功效。

本发明第一方面提供一种可用于CRRT的在线实时监测血液离子钙动态变化的装置，如图1和图2所示，可以包括电极本体1，所述电极本体1上设有液体通道2、工作电极内腔3、参比电极内腔4和温度电极内腔5；

所述工作电极内腔3延伸至液体通道2、且工作电极内腔3与液体通道2之间设有膜电极31，所述工作电极内腔3中设有工作电极内液32和工作电极33；

所述参比电极内腔4包括第一电极内腔41和第二电极内腔42，所述第一电极内腔41和第二电极内腔42之间设有第一分隔膜43，所述第二电极内腔42延伸至液体通道2、且第二电极内腔42与液体通道2之间设有第二分隔膜44，所述第一电极内腔41中设有参比电极固定相411和参比电极412，所述第二电极内腔42中设有参比电极内液421和微孔纤维棒422，所述微孔纤维棒422延伸至第一电极腔41；

所述温度电极内腔5延伸至液体通道2、且温度电极内腔5与液体通道2之间设有导热膜52，所述温度电极内腔5中还设有温度监测装置51。本发明所提供的可用于CRRT的在线实时监测血液离子钙动态变化的装置中，可以在流动的晶体液、血液样本中稳定工作，有较短的反应时间，且对于钙离子有较高的选择性，测量结果亦不受流速、溶液PH值影响。

本发明所提供的可用于CRRT的在线实时监测血液离子钙动态变化的装置中，可以包括电极本体1，所述电极本体1通常可以是合适的模具材料，从而可以在电极本体1中形成合适的腔体结构，以容纳可用于CRRT的在线实时监测血液离子钙动态变化的装置中的各个部件。例如，所述电极本体1的材料可以是3D打印材料等，具体可以是光敏树脂等。

本发明所提供的可用于CRRT的在线实时监测血液离子钙动态变化的装置中，所述电极本体1上可以设有液体通道2，所述液体通道2通常用于流过待检测的液体。液体通道2的形状和尺寸通常与流过的待检测的液体的流速是相匹配的。例如，液体通道2中，液体的流速可以是20ml/min～150ml/min、20ml/min～30ml/min、30ml/min～40ml/min、40ml/min～60ml/min、60ml/min～80ml/min、80ml/min～100ml/min、100ml/min～120ml/min、或120ml/min～150ml/min；再例如，液体通道2的横截面的直径可以为4.5～5.5mm、4.5～4.8mm、4.8～5.2mm、或5.2～5.5mm。液体通道2在电极本体1中的延伸方向对于本领域技术人员来说是可以被调整的，例如，液体通道2通常可以直线延伸。

本发明所提供的可用于CRRT的在线实时监测血液离子钙动态变化的装置中，所述电极本体1上可以设有工作电极内腔3，所述工作电极内腔3通常是用于容纳工作电极的各个部件。所述工作电极内腔3可以延伸至液体通道2，且工作电极内腔3与液体通道2之间可以设有膜电极31，从而可以使工作电极与液体通道2中的待检测的液体形成合适的接触。所述工作电极内腔3的形状和尺寸对于本领域技术人员来说应该是可以被调整的，例如，所述工作电极内腔3的体积可以为4.5～5.5ml、4.5～4.8ml、4.8～5.2ml、或5.2～5.5ml，所述工作电极内腔3可以为柱形，优选可以为圆柱形，腔体横截面的直径为7.2～8.8mm、7.2～7.5mm、7.5～7.8mm、7.8～8.2mm、8.2～8.5mm、或8.5～8.8mm。

本申请中，所述工作电极内腔3中，所述膜电极31包括依次叠加的第一垫片、活性膜和第二垫片。所述第一垫片位于液体通道2的一侧，可以与待检测的液体接触，用于加固活性膜，减少活性膜受到流体的冲击力。合适的适用于工作电极的垫片材料种类和尺寸对于本领域技术人员来说应该是已知的，例如，所述第一垫片的材料通常可以是硅胶等，再例如，所述第一垫片的厚度可以为0.27～0.33mm、0.27～0.29mm、0.29～0.31mm、或0.31～0.33mm。所述第二垫片位于工作电极内腔3的一侧，可以与工作电极内液32接触，用于封闭电极内腔。合适的适用于工作电极的垫片材料种类和尺寸对于本领域技术人员来说应该是已知的，例如，所述第二垫片的材料通常可以是硅胶等，再例如，所述第二垫片的厚度可以为0.27～0.33mm、0.27～0.29mm、0.29～0.31mm、或0.31～0.33mm。所述活性膜则通常位于第一垫片和第二垫片之间，用于感受流体中离子钙浓度，所述活性膜通常对钙离子具有选择性响应，且活性膜的电位与钙离子含量之间的关系应该能够符合能斯特公式。合适的活性膜种类对于本领域技术人员来说应该是已知的，例如，所述活性膜通常可以包括钙离子活性物质(例如，烷基苯基磷酸钙等)，还可以包括塑化剂(例如，苯基磷酸二辛酯等)、高分子聚合物(例如，PVC等)等材料。所述活性膜的厚度可以为0.27～0.33mm、0.27～0.29mm、0.29～0.31mm、或0.31～0.33mm。所述活性物质通常可以特异性与钙离子反应。合适的适用于工作电极的活性膜的活性物质对于本领域技术人员来说应该是已知的，例如，所述活性物质可以是有机磷盐等，再例如，所述有机磷盐可以是双[4-(1,1,3,3-四甲基丁基苯基)磷酸钙等。

本申请中，所述工作电极内腔3中，可以设有工作电极内液32和工作电极33，工作电极33主要作用是使离子信号转化成电信号进行传输，从而可以对液体通道2中的待检测的液体进行检测。合适的适用于工作电极的工作电极内液32和工作电极33对于本领域技术人员来说应该是已知的，例如，所述工作电极内液32可以选自氯化钙水溶液，溶液的浓度可以为9.5～10.5mmol/L、9.5～9.7mmol/L、9.7～9.9mmol/L、9.9～10.1mmol/L、10.1～10.3mmol/L、或10.3～10.5mmol/L；再例如，所述工作电极33可以采用Ag/AgCl线等，Ag/AgCl线的长度可以为27～33mm、27～29mm、29～31mm、或31～33mm，直径可以为0.27～0.33mm、0.27～0.29mm、0.29～0.31mm、或0.31～0.33mm。通常来说，工作电极33可以与合适的导线6电连接，并可以延伸出工作电极内腔3，从而将检测信号传递给信号输出设备。

本发明所提供的可用于CRRT的在线实时监测血液离子钙动态变化的装置中，所述电极本体1上可以设有参比电极内腔4，所述参比电极内腔4通常是用于容纳参比电极的各个部件。所述参比电极内腔4可以包括第一电极内腔41和第二电极内腔42，所述第一电极内腔41和第二电极内腔42之间可以设有第一分隔膜43，从而可以使参比电极内腔4被分隔为第一电极内腔41和第二电极内腔42。所述第二电极内腔42可以延伸至液体通道2，且第二电极内腔42与液体通道2之间设有第二分隔膜44，从而可以使参比电极与液体通道2中的待检测的液体形成合适的接触。合适的适用于参比电极的分隔膜的材料和尺寸对于本领域技术人员来说应该是已知的，例如，所述第一分隔膜43的材料可以选自硅胶等，第一分隔膜43的厚度可以为3.6～4.4mm、3.6～3.9mm、3.9～4.1mm、或4.1～4.4mm；再例如，所述第二分隔膜44的材料可以选自硅胶等，第二分隔膜44的厚度可以为3.6～4.4mm、3.6～3.9mm、3.9～4.1mm、或4.1～4.4mm；所述参比电极内腔4的形状和尺寸对于本领域技术人员来说应该是可以被调整的，例如，所述第一电极内腔41的体积可以为4.5～5.5ml、4.5～4.8ml、4.8～5.2ml、或5.2～5.5ml，所述第一电极内腔41可以为柱形，优选可以为圆柱形，腔体横截面的直径为7.2～8.8mm、7.2～7.5mm、7.5～7.8mm、7.8～8.2mm、8.2～8.5mm、或8.5～8.8mm；再例如，所述第二电极内腔42的体积可以为4.5～5.5ml、4.5～4.8ml、4.8～5.2ml、或5.2～5.5ml，所述第二电极内腔42可以为柱形，优选可以为圆柱形，腔体横截面的直径可以为7.2～8.8mm、7.2～7.5mm、7.5～7.8mm、7.8～8.2mm、8.2～8.5mm、或8.5～8.8mm；再例如，所述第一电极内腔41和第二电极内腔42整体上的延伸方向可以一致，从而可以使参比电极内腔4整体上为柱形，优选可以为圆柱形。

本申请中，所述第一电极内腔41中设有参比电极固定相411和参比电极412，从而使参比电极电势稳定。合适的参比电极内液和参比电极对于本领域技术人员来说应该是已知的，例如，所述参比电极固定相411可以选自氯化钾凝胶等，其中氯化钾的浓度可以为饱和浓度；再例如，所述参比电极可以选自Ag/AgCl线等，Ag/AgCl线的尺寸可以为长27～33mm、27～29mm、29～31mm、或31～33mm，直径可以为0.27～0.33mm、0.27～0.29mm、0.29～0.31mm、或0.31～0.33mm。通常来说，参比电极可以与合适的导线6电连接，并可以延伸出第一电极内腔41，从而将检测信号传递给信号输出设备。

本申请中，所述第二电极内腔42中设有参比电极内液421和微孔纤维棒422，所述微孔纤维棒422延伸至第一电极腔41，从而形成稳定持续的电子回路。合适的适用于参比电极的参比电极内液和微孔纤维棒对于本领域技术人员来说应该是已知的，例如，所述参比电极内液421可以选自氯化钾水溶液等，溶液的浓度可以为3.5～4.0mmol/L；再例如，微孔纤维棒可以使氯化钾溶液缓慢外渗，微孔纤维棒422的长度可以为9.5～10.5mm、9.5～9.8mm、9.8～10.2mm、或10.2～10.5mm，横截面直径为可以为0.85～0.95mm、0.85～0.88mm、0.88～0.92mm、0.92～0.95mm，孔径可以为0.28～0.32mm、0.28～0.29mm、0.29～0.30mm、0.30～0.31mm、或0.31～0.32mm。通常来说，第二电极腔42通过微孔纤维棒与第一电极腔41相连通，使氯化钾溶液持续缓慢渗透。

本发明所提供的可用于CRRT的在线实时监测血液离子钙动态变化的装置中，所述电极本体1上可以设有温度电极内腔5，所述温度电极内腔5通常是用于检测液体通道2中待检测的液体的温度的各个部件。所述温度电极内腔5可以延伸至液体通道2、且温度电极内腔5与液体通道2之间设有导热膜52，从而可以使导热膜52与液体通道2中的待检测的液体形成合适的接触，并将热量传递给温度监测装置51。所述温度电极内腔5的形状和尺寸对于本领域技术人员来说应该是可以被调整的，例如，所述温度电极内腔5的体积可以为48～58mm²、48～50mm²、50～52mm²、52～54mm²、54～56mm²、或56～58mm²，所述温度电极内腔5可以为柱形，优选可以为圆柱形，腔体横截面的直径可以为2.8～3.4mm、2.8～3.0mm、3.0～3.2mm、或3.2～3.4mm。

本申请中，合适的适用于检测液体通道2中待检测的液体的温度的导热膜52、温度监测装置51对于本领域技术人员来说应该是已知的，例如，所述导热膜52的材料可以选自导热硅胶等，所述导热膜52的厚度可以为0.27～0.33mm、0.27～0.29mm、0.29～0.31mm、或0.31～0.33mm；再例如，所述温度监测装置51可以选自热敏电阻等。通常来说，温度监测装置51可以与合适的导线6电连接，导线6可以延伸入温度电极内腔5，从而将检测信号传递给信号输出设备。

本发明所提供的可用于CRRT的在线实时监测血液离子钙动态变化的装置中，如图13所示，还可以包括接头，所述接头可以用于将可用于CRRT的在线实时监测血液离子钙动态变化的装置安装于合适的工作位置。所述接头通常可以位于液体通道2的两端，所述接头的种类对于本领域技术人员来说是可以被调整的，例如，所述接头可以是鲁尔接头等。

本发明所提供的可用于CRRT的在线实时监测血液离子钙动态变化的装置中，还可以包括信号输出设备，所述信号输出设备通常可以包括依次连接的信号采集电路、放大电路、显示设备等，所述信号输出设备通常可以与导线6电连接，从而可以将通过信号采集电路收集数据，并通过放大电路将信号传输至显示设备。合适的信号采集器、放大电路、显示设备对于本领域技术人员来说应该是已知的，例如，显示设备可以是显示器等。

本发明第二方面提供一种CRRT装置，包括CRRT装置本体，所述CRRT装置本体的CRRT回路的动脉端和/或静脉端上连接有上述的可用于CRRT的在线实时监测血液离子钙动态变化的装置。所述CRRT装置上，待检测的液体通常为血样。通过该装置测量离子钙浓度后，可以将采集获得的信号输出，并可以通过输出设备显示读数。将所述装置用于采取RCA抗凝的连续性肾脏替代治疗后，将能明显降低RCA实施的技术难度，使该抗凝方式更易推广，从而为更多血液透析患者带来临床获益。

本发明所提供的可用于CRRT的在线实时监测血液离子钙动态变化的装置能够实时监测流动液体(晶体液、血液)中的离子钙浓度，该电极能在流体中稳定工作，有较短的反应时间，对于钙离子有较高的选择性，测量结果不受流速、溶液PH值影响，与目前临床常用的iSTAT血气分析仪相比偏倚较小，可以提供在线实时血液离子钙浓度监测。此外，该装置制作工艺与构造与传统结构不同，具有不活化、不标定、快速安装、批量生产、安全可靠等特点，具有良好的产业化前景。

下面通过实施例对本申请的发明予以进一步说明，但并不因此而限制本申请的范围。

实施例1

(1)钙离子交换膜组成与热加工：

钙离子交换膜组成：含15mg双[4-(1,1,3,3-四甲基丁基苯基)磷酸钙，400mg苯基磷酸二辛脂，170mgPVC。薄膜厚度0.3mm。

热加工：将钙离子交换膜用PP薄膜材料保护夹于中间，置于热滚压机中，温度保持75℃，

热压八次，使薄膜厚度均一，并保证活性成分在PVC塑料中分布均一。(此过程有利于计算曲线的统一性和量化生产)

(2)钙离子传感器：

电极模具应用3D打印技术制成，打印材料为光敏树脂，打印外观如图1所示。电极模具包括尺寸50mm*15mm*45mm长方体，长度方向上设有直线延伸样品通孔，孔径为4.85mm长方体的本体的一个侧面上，设有1#孔、2#孔、3#孔，孔径分别为8.3mm、8.3mm、3.2mm，各孔之间的间隔为3mm各孔均向通孔延伸并连通、且延伸方向均与通孔的延伸方向垂直。

工作电极：于1#孔中，依次加入厚0.3mm垫片、活性膜，厚0.3mm垫片，并将三层结构延伸至1#孔底部，垫片与活性膜的截面直径与1#孔的孔径基本相同，用长度10mm,M8螺纹件固定压膜结构。空腔中加入1ml聚氨酯固体凝胶内含0.01M CaCl2和0.1M氯化钠，0.3mm银/氯化银丝，用硅胶垫密封，加环氧树脂灌封，引出红色四氟导线(焊接与接线端子中)

参比电极：于2#孔中依次加入8.1mm硅胶塞(直径8.1mm,厚3mm，中心穿0.9mm微孔纤维棒)，饱和氯化钾固体凝胶，8.1mm硅胶塞(直径8.1mm,厚3mm，中心穿0.9mm微孔纤维棒)，饱和氯化钾凝胶溶液，0.3mm银/氯化银丝,用硅胶垫密封，加环氧树脂灌封，引出黄色四氟导线(焊接与接线端子中)；

温度电极：于3#孔中，NTC型热敏电阻放于316L医用不锈钢外壳中用导热硅胶密封，引出四氟黑色线(焊接与接线端子中)

两头用UV胶粘结鲁尔接头即得完整电极，鲁尔接头与连续性肾脏替代治疗管路通用性好。(上述传感器构造有利于计算曲线的统一性和量化生产)

(3)数据显示：

电极采用外接仪表接收信号，可显示电位信号或钙离子浓度。同时仪表带有简易编程功能，通过输入标准曲线的斜率与截距以及温度值，可实现自动多段曲线补偿修正。电路传输示意图参见图3。

实施例2

电极检测

(1)体外模拟循环建立

应用小型蠕动泵、PVC软管、烧杯、三通阀等构建体外模拟闭合循环(示意图见图4)。烧杯中为待测液体，待测液体可以包括晶体液、血液等。晶体液为氯化钙溶液，配制方法为：根据浓度要求将不同体积10％氯化钙溶液加入0.15mmol/L氯化钠溶液中，得到不同浓度的氯化钙溶液，钙离子浓度范围为0.01-3.00mmo/L，以符合临床检测需求。血液为来源于家猪的全血，预先加入普通肝素充分抗凝，浓度为5000IU/100ml全血，根据实验需要加入氯化钙溶液调节其离子钙浓度。

(2)电极检测流程

电极检测前需过夜静置于0.1mmol/L氯化钙溶液。构建体外模拟闭合循环后，启动小型蠕动泵，使液体充满管路，并观察管路中有无气泡产生。电极配备外接显示屏，显示屏可显示电势读数或者离子浓度(输入斜率、截距后自动换算)。由于温度对电势影响较大，于室温中进行检测并控制室温波动小于0.5℃。应用SPSS 20.0及MedCalc13.5统计软件进行数据分析。连续性变量采用均值与标准差描述，标准曲线采用线性回归方法进行计算，上述统计方法均应用SPSS软件实现。相对标准差(RSD)等于同一样本多个测量值的标准差除以测量平均值，用于描述电极测量的精确度。

电极于晶体液检测时，根据已知的溶液离子钙浓度，以浓度对数为横坐标，电势读数为纵坐标建立标准曲线。于晶体液中对电极进行检测的具体结果如图5所示，当钙离子浓度波动于0.01-3.00mmol/L时，电极所示电势与离子钙浓度满足能斯特反应，即电势与离子钙浓度的对数满足线性关系(R²＝0.9970)，并以此建立标准曲线。当离子钙浓度变化时，电极的电势读数于1-2秒后开始变化，读数达到稳定约需5-6秒，具体如图6所示，因此该电极反应时间较短，能够进行实时监测。

此外，针对电极的特性进行了一些测试，检测了电极的有效工作时长、反应时间以及液体流速、溶液PH值、镁离子与钾离子浓度变化对电势读数的影响。

检测电极的有效工作时长时，取较低浓度(0.1mmol/L)与较高浓度(1mmol/L)的氯化钙溶液作为待测液体分别进行检测，每15分钟记录一次电势读数，记录6小时后计算记录值之间的相对标准差以分析电极检测的稳定性。电极的有效工作时长检测结果如图7及表1所示，电极能稳定工作于较低浓度氯化钙溶液(0.1mmol/L)或较高浓度氯化钙溶液(1.0mmol/L)至少6小时，各记录间的相对标准差为0.29％(0.1mmol/溶液)或0.24％(1.0mmol/L溶液)。

表1不同时间点记录的差异

检测流速对于电势读数影响时，将0.1mmol/L氯化钙溶液溶液作为待测液体，从50ml/min开始按5ml/min每次逐渐递增流速至110ml/min并记录读数，重复实验三次。流速对于电势读数的影响检测结果具体如图8所示，当流速从50ml/min逐渐增加至110ml/min时，电势读数几乎不受流速改变影响，测量结果不受流速值影响。

检测溶液pH值对于电势读数的影响时，取0.1mmol/L与1mmol/L的氯化钙溶液作为待测液体，分别加入浓盐酸或者1mol/L氢氧化钠溶液调节溶液pH值，并记录溶液pH波动于5-10时的电势读数。溶液pH改变对于电势读数的影响具体如图9所示，当溶液pH值处于5-10的范围内时，pH值的变化对于电极读数无明显影响，测量结果不受溶液pH值影响。

检测镁离子与钾离子浓度对于电势读数影响时，取预先配制好的1mol/L氯化镁溶液与3.5mol/L氯化钾溶液作为待测液体，加入0.1mmol/L氯化钙溶液中调节镁离子与钾离子浓度，镁离子浓度范围0-1.25mmol/L，钾离子浓度范围0-7mmol/L，并记录电势读数。镁离子与钾离子浓度变化对于电极读数的影响具体如图10所示，可见，向氯化钙溶液中加入镁离子或钾离子均未明显影响电势读数，表明电极对于钙离子的选择性较高。

测试电极特性后，选取已知浓度的氯化钙溶液作为待测液体在体外模拟循环中进行检测，同一种浓度溶液反复检测5次，每次检测间隔5分钟，并将电极读数与已知浓度进行对比，通过计算电极结果与已知浓度比值及检测结果的相对标准差分析电极的准确度与精确度。具体结果如表2所示。由表2可知，当溶液浓度较低时，不同次测量间的相对误差较大，而随着溶液浓度升高，相对误差逐渐减小；而测量结果与实际浓度的偏差均不超过5％。

表2不同浓度溶液电极连续检测结果

电极于血液检测时，使用iSTAT血气分析仪(购自雅培公司)测定全血中的离子钙浓度，并根据离子浓度对数及对应的电势读数建立标准曲线，结果如图11所示。电极电势与血液离子钙浓度同样满足线性关系(R²＝0.9994)，斜率为20.91±0.26mV。随后应用电极检测血液不同浓度离子钙，于全血中间断加入10％(w/v)氯化钙溶液(0.9mol/L)调节离子钙浓度，所获液体作为待测液体在体外模拟循环中进行检测，记录电极读数，应用MedCalc软件并采用Bland-altman方法与iSTAT血气分析仪检测结果进行比较，以iSTAT检测结果作为横坐标，以(iSTAT结果-电极结果)/iSTAT结果的百分数作为纵坐标进行绘图，分析电极检测与iSTAT结果的偏差程度。结果如图12所示。线性回归示电极检测结果与iSTAT检测结果呈显著线性相关(R²＝0.999)；bland-altman分析示电极结果与iSTAT结果平均偏倚为0.9％，最大偏倚为4.7％，95％一致性界限为(-3.2％，5.1％)，表明电极检测结果与iSTAT检测结果偏倚小于10％，为临床可接受误差。可见，该电极能较为准确的检测流动的血液中的离子钙浓度，与现在临床上常用的检测离子钙方法相比偏差较小。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。